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作者：e絡(luò )盟技術(shù)團隊 優(yōu)化電機和相關(guān)設備的效率是節省能源的一大機遇，既可以削減運營(yíng)成本，又可以減少我們的碳排放。 一方面，電機系統通常陳舊且效率低下，在依賴(lài)電機和驅動(dòng)器的行業(yè)中占據了70%的電力需求。 另一方面，IEA強調，可以通過(guò)加強能源效率措施來(lái)實(shí)現將溫室氣體排放量減少40%以上，從而在2040年兌現《巴黎協(xié)定》承諾并實(shí)現氣候目標。目前全球各行各業(yè)正在使用的電機驅動(dòng)系統高達數億，由此可見(jiàn)，高效設備的影響不容小覷。 變頻驅動(dòng)器與電機效率的未來(lái) 變頻驅動(dòng)器（VFD）通過(guò)改變電源的頻率和電壓來(lái)驅動(dòng)電機，并已成為工廠(chǎng)車(chē)間極為常見(jiàn)的資產(chǎn)，出現在任何需要改變電機速度之處，例如泵、風(fēng)扇和輸送機系統。這些類(lèi)型的控制器以能源效率為焦點(diǎn)不斷演變發(fā)展，并與先進(jìn)的算法和功能集成，以提高精度和靈活性。它們能更好地監測和控制電機速度、扭矩和整體性能，因此可以提高效率、降低消耗，并減少長(cháng)期磨損。所有這些都有助于優(yōu)化電機性能并降低運營(yíng)成本。 此外，在包含可實(shí)現遠程監控、實(shí)時(shí)分析和預測性維護的工業(yè)4.0和5.0系統的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，變頻驅動(dòng)器的重要性日益凸顯。因此，從其收集的數據可用于進(jìn)一步提高整體系統性能和可靠性。盡管對于任何互聯(lián)或智能工業(yè)系統而言，網(wǎng)絡(luò )安全都是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，但加密、身份驗證協(xié)議以及其他措施等策略正在廣泛實(shí)施中，用以確保變頻驅動(dòng)器和控制系統之間所交換數據的完整性和機密性。 最后，隨著(zhù)制造商開(kāi)發(fā)出模塊化和可擴展的變頻驅動(dòng)器設計，通過(guò)升級或擴展將其集成至現有系統變得越來(lái)越容易，這既增加了配置的靈活性，又使得不同規模企業(yè)更容易適應未來(lái)不斷變化的需求。 當變頻驅動(dòng)器和可編程邏輯控制器（PLC）在工業(yè)自動(dòng)化系統中協(xié)同工作時(shí)，可以監視和控制各種過(guò)程和組件，以利用來(lái)自邊緣傳感器、控制信號和反饋回路的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)調整和優(yōu)化，從而實(shí)現最高效、最可靠的運行。此外，可編程邏輯控制器可以處理從變頻驅動(dòng)器收集的數據，以便在潛在問(wèn)題導致資源浪費和意外停機之前將它們識別出來(lái)。 這正是位于意大利卡內利的領(lǐng)先封蓋機制造商AROL想要實(shí)現的目標，該公司目前在世界各地安裝了25000多臺設備。由于生產(chǎn)線(xiàn)每小時(shí)處理多達100000個(gè)瓶子，保持機器的速度和持續可靠性對于運營(yíng)至關(guān)重要。換言之，任何停電或計劃外停機均不利于完成生產(chǎn)指標，并給客戶(hù)帶來(lái)高昂的成本。 因此，他們的研發(fā)團隊決定將診斷、預測和前瞻性維護功能集成到智能解決方案中，該解決方案能夠從工業(yè)設備和周?chē)h(huán)境收集數據，創(chuàng )建基于遠程無(wú)線(xiàn)傳感器的機器監控系統，由電池或24伏電源供電。 該項目面臨著(zhù)一些具體的挑戰，因為傳感器節點(diǎn)必須安裝在旋轉封蓋轉塔中，不但要適應狹小的空間，還要始終保持與生產(chǎn)線(xiàn)底部通信單元的連接。更重要的是，他們必須在邊緣執行部分數據處理，以免中央系統超載。當然，升級后的封蓋機必須實(shí)現智能化，同時(shí)又不會(huì )明顯增加成本。 幸運的是，AROL找出了解決方案：通過(guò)利用Arduino Pro的Nicla Sense ME和Portenta Machine Control，AROL能夠加快制定可行的解決方案，該解決方案完全避免了供應商鎖定，同時(shí)還升級了其高速生產(chǎn)設備，以實(shí)現數據監控和前瞻性維護結果。 不少于15個(gè)封蓋轉塔安裝了同樣多的Nicla Sense ME，借助最先進(jìn)的板載Bosch Sensortec傳感器以及直接在傳感節點(diǎn)級別處理部分數據的計算能力，提供振動(dòng)和溫度檢測。在機器底部，一個(gè)Portenta機器控制器輕松安裝在DIN導軌上，以便通過(guò)藍牙集中與所有傳感器進(jìn)行通信。 Arduino Pro的Nicla Sense ME（其中“ME”代表“Motion”運動(dòng)和“Environment”環(huán)境）是一個(gè)緊湊型模塊，通過(guò)9DoF智能運動(dòng)傳感器和具有AI功能的4DoF環(huán)境傳感器實(shí)現邊緣傳感和智能。它計算能力高，因而減少了延遲和功耗，提供更多的隱私且需要更少的帶寬，而且一切只在一個(gè)很小的物理足跡內即可實(shí)現。 Arduino Pro的Portenta機器控制器是一個(gè)完全集中式、低功耗的工業(yè)控制單元，能夠驅動(dòng)設備和機械，相當于一個(gè)可以使用Arduino框架或其他嵌入式開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行編程的“大腦”，能從工廠(chǎng)車(chē)間收集實(shí)時(shí)數據，并支持設備的遠程控制，甚至在需要時(shí)從云端進(jìn)行控制。 在A(yíng)ROL的案例中，Portenta Machine Control因其32 個(gè) I/O成為最佳選擇，而鉸接少的系統可能會(huì )受益于A(yíng)rduino Pro的新型Opta微型PLC解決方案帶來(lái)的增強靈活性——基于相同的STM32H747XI雙ARM® Cortex®處理器，可在A(yíng)rduino草圖中使用C++進(jìn)行編程，還可以靈活地合并IEC 61131-3標準定義的任意或全部5種傳統自動(dòng)化控制語(yǔ)言（梯形圖、功能塊圖、結構化文本、順序功能圖或指令表）。 為什么選擇開(kāi)源解決方案來(lái)優(yōu)化變頻驅動(dòng)器？ Arduino同時(shí)面向軟件和硬件的開(kāi)源方法使該公司區別于所有其他技術(shù)參與者。隨著(zhù)時(shí)間的推移，最初的哲學(xué)立場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展成為能為世界各地專(zhuān)業(yè)客戶(hù)帶來(lái)廣泛商業(yè)利益的源泉。 例如，在確保無(wú)供應商鎖定、增強互操作性和減少能源消耗方面，選擇Arduino的產(chǎn)品可以進(jìn)一步提高解決方案的效率，這要歸功于該公司對低功耗和小尺寸方案的強烈關(guān)注。例如，整個(gè)Nicla系列將工業(yè)級傳感器和計算能力封裝在一個(gè)僅22.86x22.86毫米（約拇指大�。┑目臻g內。 此外，Arduino的產(chǎn)品讓邊緣計算觸手可及。在事發(fā)地點(diǎn)處理數據，可以實(shí)現我們所看到的實(shí)時(shí)監控和控制，從而提高系統的效率；就其本身而言，它還可以通過(guò)減少發(fā)送到云端的數據來(lái)直接幫助節省能源，從而降低云消耗成本。利用Arduino生態(tài)系統和開(kāi)放式架構，邊緣計算變得更加經(jīng)濟實(shí)惠（得益于可優(yōu)化物料清單的經(jīng)濟高效的解決方案），并且也更易于為工程師所用，為他們帶來(lái)出色的易用性、廣泛的公共文檔和資源，以及各種可能的編碼語(yǔ)言以供選擇。 一般來(lái)說(shuō)，Arduino產(chǎn)品遵循廣泛的行業(yè)標準，促進(jìn)不同設備和系統之間的互操作性。這樣可以確保更好的兼容性并避免供應商鎖定，從而使開(kāi)源解決方案面向未來(lái)，永不過(guò)時(shí)。 將變頻驅動(dòng)器和可編程邏輯控制器功能集成到復雜的自動(dòng)化系統中，開(kāi)源解決方案的靈活性和定制機會(huì )尤顯價(jià)值，因為它們允許對控制算法、接口等進(jìn)行微調，以滿(mǎn)足特定的項目要求并適應獨特的工業(yè)流程。 在安全性和可靠性至關(guān)重要的情況下，開(kāi)源解決方案可以更加透明：這可以讓開(kāi)發(fā)人員更快地識別和修復漏洞。Arduino的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)嚴格的質(zhì)量控制并按照最高標準進(jìn)行測試。例如，Arduino Pro Opta最近接受了網(wǎng)絡(luò )安全態(tài)勢評估，并進(jìn)行了升級，使其比以往更加可靠。 最后但同樣重要的一點(diǎn)是，為電機控制解決方案選擇開(kāi)源技術(shù)意味著(zhù)能利用這一活力社區的專(zhuān)業(yè)知識和支持。就Arduino而言，該社區中的活躍用戶(hù)超過(guò)3300萬(wàn)。這可以加快問(wèn)題解決速度、持續改進(jìn)并提供豐富的資源，包括論壇、文檔和貢獻的代碼。 總而言之，無(wú)論節能是應對氣候變化的關(guān)鍵全球戰略，還是降低成本和保持自身競爭優(yōu)勢的必要條件，通過(guò)與Arduino控制器配對使用的變頻驅動(dòng)器來(lái)優(yōu)化電機效率都會(huì )帶來(lái)諸多好處。 了解更多有關(guān)工業(yè)級Nicla智能傳感和具有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能的Portenta系列的信息，以?xún)?yōu)化電機效率：https://cn.element14.com/b/arduino。 相關(guān)產(chǎn)品： Portenta開(kāi)發(fā)板——Arduino系列高性能工業(yè)板：https://referral.element14.com/O ... INO-FP-01-WF3579161 Portenta機械控制器——完全集中式、低功耗的工業(yè)控制單元，能驅動(dòng)設備和機械: https://referral.element14.com/O ... INO-FP-02-WF3579161 Nicla系列——Arduino最小工業(yè)板: https://referral.element14.com/O ... INO-FP-03-WF3579161 |
